Draagbare geluidsreactieve equalizerrok - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:18

Ik wilde al een tijdje een stuk ontwerpen dat interageert met geluid. De Equalizer Skirt heeft geïntegreerde elektronica die reageert op het geluidsniveau in zijn omgeving. De geïntegreerde LED's zijn gerangschikt als equalizerbalken om het geluidsreactieve gedrag te benadrukken. Afhankelijk van de intensiteit van het geluid branden slechts enkele of alle LED's.

Het integreren van de juiste elektronica zonder ze zichtbaar te maken was niet zo eenvoudig aangezien de rok een nauwsluitende pasvorm heeft. Ook wilde ik dat de Equalizer-rok eruit zou zien als een gewone rok zonder gaten erin wanneer de lichten uit zijn. Het kostte me wat tijd om de juiste LED's en methode te vinden, omdat kant-en-klare LED-strips of LED-strengen te omvangrijk waren en niet flexibel genoeg voor de rok.

Het gebruik van geleidende draad is meestal een gemakkelijke manier om elektronica te integreren. Als het echter gaat om het aansluiten van meerdere RGB-leds op een strip, is de weerstand van de geleidende draad te hoog. De LED's moeten vrij dicht op elkaar worden genaaid, anders gaan ze flikkeren en/of de verkeerde kleur vertonen.

In deze instructable laat ik je zien hoe je een op maat gemaakte, zeer dunne en flexibele LED-strip maakt en hoe je de elektronica aansluit en de lichten in het leer integreert.

Stap 1: Het ontwerp

Deze leren rok heeft 5 zuilen met elk 3 tot 6 lampjes en in totaal 20 leds. De LED's en elektronica zijn aan de binnenkant van de rok bevestigd. De lampen schijnen door gaten in de toplaag die zijn vastgezet met oogjes en hete lijm. Omdat de oogjes op kleine studs lijken, ziet de rok er nog steeds mooi uit, zelfs als de lichten uit zijn.

Stap 2: Benodigdheden

Materialen:

• Leer
• Voering
• Rits
• of pak een rok
• 20 x RGB LED's [type WS2812B] van SparkFun
• Microcontroller [Flora] van Adafruit
• Microfoonversterker van Adafruit of SparkFun
• 3.7 - 5 V batterij van SparkFun of Amazon
• Flexibele draad [siliconen of PVC gecoat] van Adafruit
• Krimpkous
• 3 x mannelijke jumperdraden
• 3 x vrouwelijke jumperdraden
• 10 cm klittenband met klittenband
• 20 x ¼” oogjes

Gereedschap:

• Soldeerbout
• Soldeerdraad
• Gereedschapsset voor oogjes
• Hamer
• Heet lijmpistool + lijm
• Meetlint
• Heerser
• Schaar
• Stof krijt of pen
• Naald draad
• Naaimachine
• Computer & USB-kabel

Optioneel:

• Hulpmiddel voor helpende handen solderen
• Krokodilkiekjes
• Draadkrimpgereedschap

Stap 3: WS2812B RGB-leds

In de afbeelding hierboven zie je 'naakte' WS2812B RGB - SMD LED's. Elke LED is 5 x 5 mm klein en heeft een rode (R), een groene (G) en een blauwe (B) LED en een kleine driverchip. WS2812B LED's zijn adresseerbaar, wat betekent dat u de kleur en helderheid van elke individuele LED kunt regelen. Daardoor kan bijna elk denkbaar patroon worden geprogrammeerd.

Elke LED heeft vier soldeercontacten: één voor aarde, één voor voeding, en één voor data-invoer en één voor data-uitvoer. De aardingspen is gemarkeerd met een uitgesneden rand bovenop de LED, naast de grondpen bevindt zich de gegevensinvoerpen. Diagonaal tegenover de gegevensinvoer is de gegevensuitvoer, die wordt aangesloten op de gegevensinvoerpen van de volgende LED. De laatste pin is de powerpin. De datapinnen zijn nodig voor het verzenden van de informatie over hoe helder en welke kleur de LED's moeten hebben.

Als je meer informatie nodig hebt, ga dan naar de productpagina van Sparkfun waar je de datasheet, een aansluitgids en een LED-zelfstudie kunt vinden.

Stap 4: Microfoonversterker

Het Electret Microphone Amplifier board van Adafruit wordt geleverd met een 20-20KHz electret microfoon en 3 soldeerpennen om hem aan te sluiten op een microcontroller. OUT moet worden verbonden met de microcontroller-pin die in de code is gedefinieerd, GND wordt verbonden met aarde en VCC met een voedingsbron tussen 2,4 - 5 V. Gebruik de "rustigste" voeding die beschikbaar is op het bord. Op de Flora zou dit de 3.3 V pin zijn.

De Electret-microfoonversterker is geweldig voor audio-opname of audio-reactieve projecten zoals deze LED-rok. Meer informatie over de microfoon vind je in de Adafruit datasheet.

Stap 5: Draagbare microcontroller

Er zijn veel draagbare microcontrollers om uit te kiezen. Een overzicht van verschillende boards vind je in stap 3 van de Jellyfish Skirt instructable. Voor dit project is een bord met wat meer rekenkracht en geheugen nodig omdat de code wat ingewikkeld is. Werken met een kleiner bord zal waarschijnlijk ingewikkelder zijn of helemaal niet werken omdat er niet genoeg geheugen is.

Stap 6: Voeding

Het gebruik van powerbanks in plaats van "naakte" lithium-polymeer (LiPo) batterijen is veiliger omdat de batterij beschermd is in een aluminium behuizing. Powerbanks zijn ook gemakkelijker op te laden en handig voor het geval je andere apparaten zoals je telefoon wilt opladen. In dit project werk ik echter met een "naakte" lithium-polymeerbatterij omdat ik een kleine en platte batterij nodig heb. Omdat het rokje een strakke pasvorm heeft, is er niet zoveel extra ruimte voor een grote powerbank.

De LiPo wordt geleverd met een 2-pins JST-connector, die in de microcontroller kan worden gestoken. De batterij heeft ongeveer 4,2 V wanneer deze volledig is opgeladen en sterft bij 3,0 V. De LED's zouden op een 5 V-voeding moeten werken, maar ze werken ook met een 3,7 V-batterij.

De gebruiksduur van uw batterij berekenen: Een LED trekt ongeveer 60 mA (milliampère) stroom. Stel je hebt 20 leds op je strip, dan trekken ze in totaal maximaal 1.200 mA. Een 1200mAh (milliampère) batterij kan een uur lang 1200mA leveren; dus als uw batterij een capaciteit van 2.500 mAh heeft, zullen de LED's minstens twee uur branden: 2, 500 mAh / 1, 200 mA = 2,08 uur

Als je echter voor een LiPo hebt gekozen, bekijk dan eerst Sparkfun's LiPo Battery Care Tutorial.

Stap 7: Ontwerp en naai de rok

Het ontwerp is gebaseerd op een klassiek rokpatroon met een hoge taille. Er zijn twee darts aan zowel de voor- als achterkant. Aan de achterkant van de rok heb ik een rits toegevoegd en twee (van de oorspronkelijke vier darts) naar het midden van de achterkant verplaatst. Omdat de LED-strip misschien een beetje jeukt, raad ik aan om ook een voering in de rok te naaien. Ik heb de lengte van de rok ingekort tot 42 cm lang. Bekijk deze tutorial "hoe een rok te naaien" als je hulp nodig hebt.

Uiteindelijk worden de LED-strip, batterij, microfoon en microcontroller aan de binnenkant van de rok bevestigd. Al met al is het misschien wat zwaar voor zachtere materialen zoals katoen en kan het gewicht aan de stof trekken. Voor mijn rok gebruikte ik dun leer en had daar geen probleem mee.

Als je niet je eigen rok wilt naaien, ga je gang en gebruik er een die je al hebt. Zorg ervoor dat de stof dik genoeg is.

Stap 8: LED-lay-out ontwerpen

Bedenk nu hoeveel LED's je voor je rok wilt gebruiken en waar je ze wilt bevestigen. De leren rok heeft in totaal 20 LED's. Aan de rechterkant van de rok zijn 5 kolommen met elk 3 tot 6 LED's aangebracht. Omdat de LED's reactief klinken, wilde ik dat ze eruitzagen als equalizerbalken.

Markeer de led-spots bovenop je rok met wat textielkrijt. Later zullen alle LED's in een lijn worden aangesloten. Het begin van de LED-string bevindt zich in het midden van de voorkant van de rok.

Stap 9: Snijd gaten in rok

Ga in de volgende stap verder en integreer de oogjes in de bovenste laag van de rok [niet de voering]. Knip op elke gemarkeerde plek een klein gaatje in de stof. Let op: knip eerst een klein gaatje en controleer of het oog erin past. Als het gat ook maar net iets te groot is, valt het oog eruit.

Plaats het diepere oogje op de bovenste laag van de rok, door het gat. Houd het oogje vast en keer de rok voorzichtig binnenstebuiten.

Stap 10: oogjes plaatsen

Plaats nu de metalen (of soms rubberen) mal onder het bovenste oog. Plaats de ring bovenop de achterkant van het oog. Houd de stempel bovenop het diepere oog en breng met een hamer voorzichtig het oog en de ring in hun vaste positie. Herhaal dit totdat alle oogjes in de rok zitten.

Stap 11: Soldeer de eerste LED op aardedraad

Nu is het tijd om de afzonderlijke lampjes aan elkaar te solderen tot een LED-string. Zorg ervoor dat u zeer flexibel draad gebruikt, omdat het gemakkelijker is om mee te werken. Knip een draad af die lang genoeg is om alle LED's aan te sluiten. Dit wordt de doorlopende aardingsdraad.

Gebruik een kleine schaar om na de eerste 10 cm een klein beetje van het plastic rond de aardingsdraad te verwijderen. Plaats de eerste LED in het soldeerhulpmiddel naar beneden gericht. Zet de aardingsdraad vast in de tegenoverliggende clip. Verplaats beide clips naar elkaar toe totdat het blanke draadgedeelte zich direct naast de massapin van de LED bevindt. Duw vervolgens de hete soldeerbout op de draad en de aardpen en verwarm ongeveer twee seconden. Pak de soldeerdraad en houd deze vlak naast de soldeerbout boven de pin en blanke draad. Wacht vervolgens tot er wat soldeerdraad is gesmolten en de LED aan de draad is bevestigd. Verwijder de soldeerdraad voor de soldeerbout en wacht tot de verbinding koud is.

Opmerking: de korte kant van de draad (extra 10 cm) moet aan dezelfde kant zitten als de data IN-pin. Anders ligt de LED-strip ondersteboven en kunnen de gegevens niet in de goede richting reizen.

Stap 12: Soldeer wat meer

Meet voor de tweede LED de afstand tussen het eerste en het tweede oogje van je rok. Gebruik een kleine schaar om de siliconen- of PVC-coating rond de draad te verwijderen waar de tweede LED op wordt gesoldeerd. Soldeer de tweede LED op de aardedraad en herhaal totdat elk oog zijn eigen LED heeft.

Stap 13: Soldeer stroomdraad op LED-strip

Knip een draad zo lang als de aardedraad. Deze draad wordt gesoldeerd op de voedingspin (diagonaal tegenover de grondpin) van de LED's. Verwijder nogmaals de siliconen- of PVC-coating rond de draad op dezelfde plekken en soldeer de draad op de stroompen.

Stap 14: Soldeer datadraad tussen LED's

Ga je gang en soldeer individuele, kortere draden tussen de datapinnen van de LED's. De datakabel wordt tussen elk lampje doorgeknipt, zodat het datasignaal door de chip van de led loopt voordat het doorgaat naar de volgende led. U hebt een datadraad nodig op de eerste LED van uw strip (data IN-pin) maar geen draad op de data-out-pin van uw laatste LED.

Tip: Het helpt om wat soldeerdraad over de uiteinden van de draad te smelten voordat de draden op de pinnen worden gesoldeerd.

Stap 15: Download Arduino IDE, installeer de Neopixel-bibliotheek en upload de code

Als je nog niet eerder met een Arduino-microcontroller hebt gewerkt, moet je de Arduino IDE (Integrated Development Environment) downloaden. Dit is software om programma's te schrijven en te uploaden naar je Arduino-microcontroller. De bibliotheek wordt geleverd met enkele eenvoudige voorbeeldprogramma's. U kunt de software downloaden van de Arduino-website. Als je met de Flora werkt, volg dan de stappen op de Adafruit-website om je Arduino IDE aan te passen.

Aangezien er geen voorbeeldprogramma in de Arduino-bibliotheek voor RGB-LED's is, moet u een extra bibliotheek downloaden om mee te werken. De NeoPixel-bibliotheek van Adafruit is gemakkelijk te begrijpen en om mee te werken. Download hier de bibliotheek. Open de Arduino IDE en installeer de bibliotheek door naar Bibliotheken beheren te gaan. Er wordt een venster geopend en u moet het zipbestand van Adafruit selecteren.

Open nu een nieuwe schets door naar Bestand> Nieuw te gaan. Ga naar de LED Ampli-Tie pagina en kopieer en plak de code in je schets. Wijzig in de code het aantal LED's in het werkelijke aantal LED's dat u in uw project gebruikt. U moet ook de pin definiëren waarop uw LED-strip wordt aangesloten op de microcontroller en de pin voor de microfoon. Selecteer nu je microcontroller via Tools > Board. Nadat je je microcontroller met een USB-kabel op je laptop hebt aangesloten, klik je op de pijl in de linkerbovenhoek van de schets. Hiermee wordt het programma naar uw microcontroller geüpload. Als er een oranje fout in uw schets verschijnt, kopieer dan de tekst en voer een Google-zoekopdracht uit om een oplossing te vinden.

Let op: De analoge (A) pin hoeft niet noodzakelijk hetzelfde nummer te hebben als de digitale (D) pin. De digitale pinnummers zijn op het bord geschreven. U vindt de analoge pinnummers op het Flora Pinout Diagram. De pin die in je code voor je microfoon is gedefinieerd, moet een analoge pin zijn - de LED-strip een digitale pin.

Stap 16: Test je LED-strip

Bereid eerst uw microcontroller voor. U moet drie vrouwelijke jumperdraden doorknippen en op uw microcontroller solderen. Soldeer de datadraden op de pinnen die u in uw code hebt gedefinieerd (ik heb D10 en D12 gebruikt, maar u zou D6 en D9 moeten gebruiken - die pinnen zijn al gedefinieerd in de Ampli-Tie-code). De twee aard- en voedingsdraden kunnen elk op één pin worden gesoldeerd. Zet de verbindingen vast met wat hete lijm.

Knip vervolgens drie mannelijke jumperdraden door en soldeer deze aan het begin van je LED-strip. Zet de verbinding vast met wat krimpkous. Het zal je helpen om je lampen aan te sluiten en los te koppelen van je board. Het is ook veiliger omdat de stekker eruit zal komen voordat een draad van het bord of de LED-strip scheurt. Dit kan gemakkelijk gebeuren als u elektronica draagt.

Nu kunt u uw LED-strip met het bord verbinden en testen. Ik heb eerst de NeoPixel strandest (programma voor het verlichten van de LED's zonder microfoon) geüpload om te kijken of alle lampjes werken. Je moet het bord ook aansluiten op een LiPo of je computer voor een voeding. Zoals je op de foto kunt zien heb ik eerst krokodilkiekjes gebruikt.

Stap 17: Bereid je microfoon voor

Soldeer een draad op elke pin. Gebruik de andere drie vrouwelijke jumperdraden en soldeer die op de uiteinden van de draden. Upload vervolgens de LED Ampli-Tie-code naar uw micocontroller. Vergeet niet om het aantal LED's en de analoge en digitale pin in de code te wijzigen. Verbind je lampen en microfoon met je board en test het.

Stap 18: Integreer LED's in rok

Wanneer alle LED's werken, kunt u doorgaan en de LED's in uw rok integreren. Keer de rok binnenstebuiten en doe wat hete lijm rond het eerste oogje. Plaats de eerste LED (de zijde die oplicht naar beneden) in het eerste oogje bovenop de lijm. Doe vervolgens wat hete lijm op de LED, laat het een beetje afkoelen en druk het met je vinger naar beneden tot het koud is. Als de soldeerverbindingen niet voldoende vast zitten, doe er dan nog wat lijm op. Herhaal dit totdat alle LED's in een oogje zijn gelijmd.

Stap 19: oogjes invullen

Nadat alle LED's in de oogjes zijn gelijmd, draait u de rok weer naar de rechterkant en vult u de oogjes met hete lijm. Houd het hete lijmpistool voorzichtig iets boven het oogje en laat wat lijm in het oogje druppelen. Voor een gelijkmatig en glad oppervlak beweegt u het heteluchtpistool langzaam in cirkels terwijl u het oog vult.

Stap 20: elektronica integreren in rok

Knip in de laatste stap drie stukken klittenband met klittenband: een voor de microfoon, een voor de microcontroller en een voor de batterij. Plak het ruwe stuk klittenband op je elektronica en de bijpassende zachtere kant in je rok op het leer. Het helpt bij het dragen van de rok en het kiezen van een goede plek voor de elektronica voordat je het klittenband op het leer plakt.

Stap 21: Draag je rok

Helemaal klaar. Nu kunt u de batterij, microfoon en lampjes op uw microcontroller aansluiten en oplichten.

Als je meer wilt weten over RGB-LED's en je eigen patronen wilt programmeren, bekijk dan de FastLED-bibliotheek. Voor het in kaart brengen van uw LED's en het toevoegen van schakelknoppen aan uw project, raad ik aan te werken met de RGBShades-bibliotheek van macetech.

Mocht je vragen hebben of iets niet duidelijk zijn, stel ze gerust. Veel plezier met het dragen van je lampen!

Hoofdprijs in de Wearable Tech-wedstrijd